[發明專利]復合定向鉆井的控制裝置與使用方法

有效

• 申請號: 202111366058.4
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114109251B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 田家林;何禹;任堰牛;賀一烜;毛蘭輝;文峰;宋俊陽;宋豪林;吳雨航;楊琳
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;四川諧銘科技有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/06;E21B17/046
• 代理公司: 重慶縱義天澤知識產權代理事務所(普通合伙) 50272
• 代理人: 曾娟

1.復合定向鉆井的控制裝置，其特征在于：包括上接頭（1）、執行模塊、復位模塊、輔助模塊以及下接頭（31）：

所述執行模塊包括與上接頭（1）通過螺紋連接的外筒（2）、與外筒（2）通過螺紋連接的上部外殼（10）、與上部外殼（10）通過螺紋連接的下部外殼（19）、以及在外筒（2）內上下移動的活塞（3）、與活塞（3）通過螺紋連接的芯軸a（8）、與防掉接頭（14）通過止動銷（17）連接的芯軸b（16）、與芯軸b（16）螺紋連接的花鍵芯軸（23），所述花鍵芯軸（23）包括花鍵a（25）、花鍵b（26）、花鍵c（27），所述執行模塊包括與下部外殼（19）通過螺紋連接的花鍵外殼（24）；

當花鍵芯軸（23）的所有花鍵與花鍵外殼（24）嚙合時，由花鍵外殼（24）帶動花鍵芯軸（23）一起轉動；

當花鍵芯軸（23）的所有花鍵與花鍵外殼（24）脫開時，花鍵外殼（24）轉動，花鍵芯軸（23）不轉動；

所述復位模塊包括：碟簧組a（9）和碟簧組b（21），所述碟簧組a（9）安裝于外筒（2）的下端與芯軸a（8）的凸臺之間，所述碟簧組b（21）安裝于芯軸b（16）的凸臺下端與花鍵芯軸（23）的上端之間；

所述輔助模塊包括：O型密封圈a（4）、O型密封圈b（5）、B型密封圈a（6）、耐磨環a（7）、墊圈a（11）、耐磨環b（12）、B型密封圈b（13）、防掉接頭（14）、墊圈b（15）、止動銷（17）、O型密封圈c（18）、B型密封圈c（20）、B型密封圈d（22）、耐磨環c（28）、B型密封圈e（29）、刮油環（30），所述O型密封圈a（4）安裝于外筒（2）外側凹槽內，所述兩個O型密封圈b（5）安裝于外筒（2）內側的凹槽內，所述B型密封圈a（6）和耐磨環a（7）安裝于外筒（2）底端內側對應的凹槽內，所述墊圈a（11）同心安裝于上部外殼（10）內側凸臺的上端，所述耐磨環b（12）與B型密封圈b（13）安裝于上部外殼（10）內側凸臺對應的凹槽內，所述防掉接頭（14）的上端與芯軸a（8）通過螺紋連接，防掉接頭（14）的下端與芯軸b（16）通過止動銷（17）連接，所述O型密封圈c（18）安裝于下部外殼（19）上端凹槽內，所述B型密封圈c（20）安裝于芯軸b（16）凹槽內，所述B型密封圈d（22）安裝于花鍵芯軸（23）上端凸臺對應的凹槽內，所述耐磨環c（28）、B型密封圈e（29）、刮油環（30）安裝于花鍵外殼（24）底端內側對應的凹槽內；

在工作時，只需通過改變下放鉆柱的壓力就可以實現定向滑動鉆進和復合鉆進的狀態切換，具體改變過程如下：增加鉆壓，壓力通過上部鉆柱傳遞到上接頭（1），此時上接頭（1）、外筒（2）、上部外殼（10）、下部外殼（19）與花鍵外殼（24）下移，碟簧組a（9）和碟簧組b（21）中的碟簧被壓縮，所有花鍵與花鍵槽脫離，上部鉆柱的轉動通過上接頭（1）傳遞至花鍵外殼（24），但不會傳遞給花鍵芯軸（23），所以其轉動也不會通過下接頭（31）傳遞給井底鉆具組合，此時為定向滑動鉆進；降低鉆壓，碟簧組a（9）和碟簧組b（21）中的碟簧依靠復位推力將花鍵與花鍵槽進行嚙合，上部鉆柱的轉動通過上接頭（1）傳遞至花鍵外殼（24），但由于花鍵與花鍵外殼（24）的花鍵槽處于嚙合狀態，所以花鍵外殼（24）的轉動將帶動花鍵芯軸（23）進行轉動，其轉動也將通過下接頭（31）傳遞給井底鉆具組合，此時為復合鉆進。

2.根據權利要求1所述的復合定向鉆井的控制裝置，其特征在于：所述的防掉接頭（14）的三個銷孔沿圓周方向間隔為120°，防掉接頭（14）的三個銷孔與芯軸b（16）上端的三個銷孔對應，防掉接頭（14）與芯軸b（16）通過止動銷（17）固定。

3.根據權利要求1所述的復合定向鉆井的控制裝置，其特征在于：所述花鍵外殼（24）最下端的花鍵槽下方設有凸臺。

4.根據權利要求1所述的復合定向鉆井的控制裝置，其特征在于：所述碟簧組a（9）和碟簧組b（21）的剛度滿足在復合鉆進過程中不改變花鍵與花鍵槽的嚙合狀態的要求。

5.根據權利要求1所述的復合定向鉆井的控制裝置，其特征在于：所述芯軸b（16）與下部外殼（19）同心裝配，且芯軸b（16）在下部外殼（19）內上下移動。